汽车理论第一章汽车的动力性课件.ppt

1、武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第一章 汽车的动力性汽车的动力性定义：汽车的动力性定义：汽车在良好路面上直线行驶时由汽汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。平均行驶速度。基本概念：基本概念：动力性的评价指标动力性的评价指标 汽车的驱动力与各种行驶阻力汽车的驱动力与各种行驶阻力 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动附着条件附着条件武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第一章 汽车动力性重点内容：重点内容：分析汽车动力性的方法分析汽车动力性的方法 （图解法）（图解法）驱动力驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图动力特性

2、图动力特性图功率平衡图功率平衡图武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第第 一节一节 汽车动力性指标汽车动力性指标动力性评价指标有：动力性评价指标有：最高车速最高车速加速时间加速时间最大爬坡度最大爬坡度1.1.最高车速最高车速 u uamaxamax 在水平良好的路面上汽车能达到的在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度最高行驶速度（km/h）。）。u (m/s)载荷？载荷？满载满载武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 汽车以汽车以1档或档或2档起步，并以最大加速强档起步，并以最大加速强度换至最高档后达到某一距离（度换至最高档后达到某一距离（0 402.5m/（1/4mile)

3、或或0 400m）或车速（）或车速（0 96.6km/h(60mile/h)或或0 100km/h）所需要）所需要的时间（的时间（s）。）。第一节第一节 汽车动力性指标汽车动力性指标 2.2.加速时间加速时间 t t 表示汽车的加速能力。有两种表示方法：表示汽车的加速能力。有两种表示方法：原地起步加速时间：原地起步加速时间：武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 超车加速时间：超车加速时间：用最高档或次高用最高档或次高档由某一较低车档由某一较低车速速（30km/h或或40km/h）全力加全力加速至某一高速所速至某一高速所需时间需时间（s）。）。如：部分轿车如：部分轿车的原地起步加速的原地

4、起步加速过程曲线过程曲线武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 3.3.最大爬坡度最大爬坡度 imax 汽车的上坡能力。以汽车的上坡能力。以1 1档满载时汽车在良好路档满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示。是极限爬坡能力。面上的最大爬坡度表示。是极限爬坡能力。轿车：一般不强调轿车：一般不强调 货车：货车：i imaxmax=30%=30%（约（约16.516.5）越野汽车：越野汽车：i imaxmax=60%=60%有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速有时也以汽车在一定坡道上必须达到的车速来表示爬坡能力。如：美国对轿车爬坡要求，能来表示爬坡能力。如：美国对轿车爬坡要求，能以以104

5、km/h104 km/h车速通过车速通过6%6%的坡道。的坡道。坡度角坡度角hL坡度坡度 i=h/L武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 部分国产汽车动力性指标部分国产汽车动力性指标新东风标致新东风标致307 最高车速最高车速 179 km/h 0-100km/h加速时间加速时间 10.7s新赛欧新赛欧SRV 1.6 SL 最高车速最高车速 180 km/h 0-100km/h加速时间加速时间 12.7s蒙迪欧新装版蒙迪欧新装版 2.0自动挡自动挡 最高车速最高车速 190 km/h 0-100km/h加速时间加速时间 13.8s武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第二节第二节

6、 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力发动机发动机变速器变速器 减速器等减速器等传动系传动系驱动轮驱动轮驱动力驱动力行驶阻力行驶阻力滚动阻力滚动阻力坡度阻力坡度阻力加速阻力加速阻力空气阻力空气阻力Ft=F汽车行汽车行驶方程驶方程武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系一、汽车的驱动力一、汽车的驱动力 1.定义 aurtF0FrTFtttT武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 2.表达式 riiTFtogtqtrTFtt根据驱动轮转矩根据驱动轮转矩Tt与发动机转矩与发动机转矩Ttq的关系的关系 汽车是匀速？加速运动？汽车是匀速？加速运动？武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆

7、工程系 3.表达式涉及的几项具体内容 1 1）发动机转速特性）发动机转速特性 发动机的功率发动机的功率P Pe e、转矩、转矩T Ttqtq及燃油消耗率及燃油消耗率b b与曲轴转速与曲轴转速n n之间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。之间的函数关系。用试验曲线或拟合多项式表达。发动机外特性曲线发动机外特性曲线：发动机发动机节气门置于全开位置节气门置于全开位置发动机部分负荷特性曲线发动机部分负荷特性曲线：发动机节气门置于部分开启位发动机节气门置于部分开启位置置 台架试验特性曲线台架试验特性曲线：发动机发动机台架试验时所获得的曲线。台架试验时所获得的曲线。使用外特性曲线使用外特性曲线：带上全

8、部带上全部附件时的外特性。与台架试验附件时的外特性。与台架试验特性相差特性相差5-15%5-15%。武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 2 2）传动系机械效率）传动系机械效率 传动系的功率损失传动系的功率损失机械损失机械损失液力损失液力损失摩擦摩擦润滑油润滑油齿轮传动副之间齿轮传动副之间 轴承摩擦轴承摩擦油封油封润滑油的搅动润滑油的搅动润滑油与零件之间润滑油与零件之间的表面摩擦的表面摩擦武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 2 2）传动系机械效率）传动系机械效率 传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导传动系各部件（变速器、万向节、主减速器）的摩擦导致的功率损失。由试

9、验测得致的功率损失。由试验测得。汽车各部件的传动效率汽车各部件的传动效率 机械变速器的轿车：机械变速器的轿车：T T=0.90.92 货车、客车：货车、客车：T T=0.820.85eTeTeTPPPPP1武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 3 3）车轮半径）车轮半径 三个半径三个半径 自由半径自由半径r0 车轮处于无载荷时的半径。车轮处于无载荷时的半径。静力半径静力半径 rs 汽车静止时，车轮中心至轮胎与地面接触面间的距离。汽车静止时，车轮中心至轮胎与地面接触面间的距离。用作动力学分析。用作动力学分析。滚动半径滚动半径 rr 通过车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系换通过车轮转

10、动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系换算所得得半径。用作运动学分析。算所得得半径。用作运动学分析。一般一般可不计差别：可不计差别：rs rr rwrnSr2武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 4.4.汽车的驱动力图汽车的驱动力图 发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。经传动系到达车轮后，可表示为经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系驱动力与车速间的关系。单位单位 ua:km/h n:r/min r:mogaiirnu377.0riiTFtogtqtnTtquaFt武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 4.4.汽车的

11、驱动力图汽车的驱动力图 发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。发动机外特性确定的是发动机输出转矩和转速关系。经传动系到达车轮后，可表示为经传动系到达车轮后，可表示为驱动力与车速间的关系驱动力与车速间的关系。有何特点有何特点武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系二、汽车的行驶阻力汽车行驶时的各种阻力：汽车行驶时的各种阻力：滚动阻力滚动阻力以符号以符号F Ff f表示；表示；空气阻力空气阻力以符号以符号F Fw w表示；表示；坡度阻力坡度阻力以符号以符号F Fi i表示；表示；加速阻力加速阻力以符号以符号F Fj j表示；表示；汽车行驶的总阻力为：汽车行驶的总阻力为：F=F=F Ff

12、 f+F+Fw w+F+Fi i+F+Fj j 武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 （一）滚动阻力（一）滚动阻力 1.原因原因 轮胎与路面接触区域产生的法向、切向相互作用力轮胎与路面接触区域产生的法向、切向相互作用力轮胎和支承路面的变形轮胎和支承路面的变形 轮胎在硬路面上滚动轮胎在硬路面上滚动时，时，主要是轮胎变形。主要是轮胎变形。轮胎在硬支承路面上受轮胎在硬支承路面上受径向力时的加载和减载曲线径向力时的加载和减载曲线不重合。其面积之差为能量不重合。其面积之差为能量损失，由轮胎内摩擦产生损失，由轮胎内摩擦产生弹弹性迟滞损失性迟滞损失。迟滞损失表现为阻碍车迟滞损失表现为阻碍车轮滚动的阻

13、力偶。轮滚动的阻力偶。武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 2.滚动阻力偶分析滚动阻力偶分析车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。车轮不滚动：地面对车轮的法向反作用力对称。车轮滚动：车轮滚动：aFz武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系u从动轮滚动时的受力情况从动轮滚动时的受力情况WnnaZF1pF1XFaurWnn1pF1XFaufTZFrfpTrF1raFrTFzfp1aFTzfWFrafz,WfFp1滚动阻滚动阻力偶矩力偶矩WfFFfp1滚动阻力滚动阻力滚动阻力系数滚动阻力系数武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系u驱动轮滚动时的受力情驱动轮滚动时的受力情况况Wn

14、naZF2pF2XFaurtTWnn2pF2XFfTZFrautTftXTTrF2rTrTFftX2rTFtt什么是推动汽车行驶的力？什么是推动汽车行驶的力？ftXFFF2武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 滚动阻力系数由试验确定。滚动阻滚动阻力系数由试验确定。滚动阻力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎力系数与路面的种类、行驶车速以及轮胎的构造、材料、气压等有关的构造、材料、气压等有关。auf000056.00076.04410)100()100(aaufufff经验公式：经验公式：武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 （二）空气阻力（二）空气阻力 汽车直线行驶时受到的空气作

15、用力在行驶汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。方向上的分力称为空气阻力。压力阻力压力阻力（法向力）（法向力）摩擦阻力摩擦阻力（切向力）（切向力）形状阻力形状阻力内循环阻力内循环阻力诱导阻力诱导阻力干挠阻力干挠阻力汽车行驶汽车行驶空气作用空气作用空气阻力空气阻力形状阻力形状阻力58%干挠阻力干挠阻力14%内循环阻力内循环阻力12%诱导阻力诱导阻力7%摩擦阻力摩擦阻力9%武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系空气阻力的计算：空气阻力的计算：或或 其中，其中，ua汽车车速（汽车车速（km/h），），A迎风面积（迎风面积（m），CD空气阻力系数。空气阻力系数。221rD

16、wuACF15.212aDwAuCF 42 2258.1msN典型轿车典型轿车C CD D=0.3=0.30.410.41动压力动压力221ru武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系（三）坡度阻力（三）坡度阻力 sinGFisintanshi汽车上坡行驶汽车上坡行驶汽车重力沿坡道的分力汽车重力沿坡道的分力坡度阻力坡度阻力shhgFiGGiFi武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 道路阻力与道路阻力系数道路阻力与道路阻力系数 当不大时，当不大时，道路阻力系数道路阻力系数 道路阻力道路阻力 sincosGfGFFFifitgsin1cos，)(ifGGiGfFifGF 10以内以内武

17、汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 (四四)加速阻力加速阻力 汽车的质量分为平移的质量和旋转的质汽车的质量分为平移的质量和旋转的质量两部分。以系数量两部分。以系数作为计入旋转质量惯性作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽车质量换算系数，力偶矩后的汽车质量换算系数，因而汽车加因而汽车加速时的阻力速时的阻力:jduFmdtdtdu 汽车旋转质量换算系数，（汽车旋转质量换算系数，（1）；）；m 汽车质量，单位为汽车质量，单位为kg；行驶加速度。行驶加速度。武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动主要与飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量以及传动系的传动比

18、有关。系的传动比有关。根据推导根据推导 若不知道准确的若不知道准确的If、Iw值，也可按下述经验公式估算值，也可按下述经验公式估算值：值：=1+1+2i2g 式中式中12=0.030.05。故，汽车的行驶方程式为：故，汽车的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj22022111riiImrImTgfw 武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第三节第三节 汽车驱动力汽车驱动力行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图与动力特性图与动力特性图一、驱动力一、驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图汽车的行驶方程式为：汽车的行驶方程式为：Ft=Ff+Fw+Fi+Fj 在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动

19、阻力在汽车驱动力图上把汽车行驶中经常遇到的滚动阻力和空气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力和空气阻力也算出并画上，作出汽车驱动力行驶阻力行驶阻力平衡图，并以此来确定汽车的动力性。平衡图，并以此来确定汽车的动力性。dtdumGiuACGfriiTaDTgtq2015.21dtdumGAuCGfriiTaDTgtqsin15.21cos20武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系1.1.最高车速最高车速 仅有滚动阻力仅有滚动阻力和空气阻力。和空气阻力。小于最高车小于最高车速时，汽车可用速时，汽车可用剩余驱动力加速剩余驱动力加速或爬坡。或爬坡。需等速行驶需等速行驶时，发动机可工时，发动机可工作在部

20、分负荷特作在部分负荷特性。性。uamaxFt5武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 2.2.汽车加速能力的评价汽车加速能力的评价 利用汽车驱动力利用汽车驱动力-行行驶阻力平衡图可计算出驶阻力平衡图可计算出各档节气门全开时的加各档节气门全开时的加速度曲线。高档位时的速度曲线。高档位时的加速度要小些。加速度要小些。)(1wftFFFmdtdu求汽车加速度：求汽车加速度：武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 加速时间由积分计算或图解积分求出。加速时间由积分计算或图解积分求出。图解积分法图解积分法：将将a-a-u ua a曲线转为曲线转为1/a-u1/a-ua a曲线，曲线下曲线，曲线

21、下两个速度区间的面积表示通过此速度区间的加速时间；两个速度区间的面积表示通过此速度区间的加速时间；常将速度区间分为若干间隔，通过确定面积常将速度区间分为若干间隔，通过确定面积1 1、2 2来来计算总加速时间。计算总加速时间。Aduadttuut2110因：因：dt=du/a，故，故武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系计算原地起步加速时间时应注意的问题：计算原地起步加速时间时应注意的问题：1.1.起步车速的突变起步车速的突变2.2.最佳换挡时间最佳换挡时间u1u2u1u2武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系BJ1040轻型载货汽车加速时间曲线轻型载货汽车加速时间曲线武汉科技大学车

22、辆工程系武汉科技大学车辆工程系3 3爬坡能力爬坡能力0wftiFFFFwftFFFGsinGFFFwft arcsintgi 武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系二、动力特性图二、动力特性图用途：用于分析汽车的动力性用途：用于分析汽车的动力性 jiwftFFFFFdtdugdtdugifGdtdumGiGfGFFFGFFjifwtdtdugD道路阻力系数道路阻力系数GFFwt令令 为汽车的为汽车的动力因数动力因数，以，以D表示。即表示。即动力特性方程动力特性方程武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系动力特性图动力特性图汽车在各档下的动力因数与车汽车在各档下的动力因数与车速的关系曲

23、线称为速的关系曲线称为动力特性图动力特性图 Dua关系曲线关系曲线 动力特性图的作用动力特性图的作用（1）uamax：动力特性图（：动力特性图（D-ua）直接档与滚动阻力系数曲）直接档与滚动阻力系数曲线（线（fua）的交点，即为）的交点，即为uamax。（2）imax：ifDdtdu 0武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系即即D曲线与曲线与f曲线间的距离就表示汽车的上坡曲线间的距离就表示汽车的上坡能力。能力。I档时，可上坡度较大，此时档时，可上坡度较大，此时 误差较大。应按下式计算误差较大。应按下式计算 根据根据 折算成最大爬坡度。折算成最大爬坡度。fDiaxImmaxmaxmaxIm

24、sincos fDax222ImImmax11arcsinffDfDaxaxmaxmaxitg武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系（3）t：加速时加速时已知加速度值，求加速时间的方法与已知加速度值，求加速时间的方法与用用驱动力驱动力-行驶阻力平衡图行驶阻力平衡图的方法相同。的方法相同。0ifDgdtdu武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第四节第四节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件附着条件与汽车的附着力与汽车的附着力一、汽车行驶的驱动条件一、汽车行驶的驱动条件 FtFf+Fw+Fi 上式为汽车的驱动条件，可以采用增加上式为汽车的驱动条件，可以采用增加发动机转矩、加大传动

25、比等措施来增大汽车驱发动机转矩、加大传动比等措施来增大汽车驱动力。汽车行驶除受驱动条件制约外，还受轮动力。汽车行驶除受驱动条件制约外，还受轮胎与地面附着条件的限制。胎与地面附着条件的限制。武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第四节第四节 汽车行驶的驱动汽车行驶的驱动-附着条件附着条件与汽车的附着力与汽车的附着力二、汽车行驶的附着条件二、汽车行驶的附着条件 地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着地面对轮胎切向反作用力的极限值称为附着力力F F，在硬路面上与驱动轮法向反作用力，在硬路面上与驱动轮法向反作用力F FZ Z成正成正比，常写成比，常写成 F FXmaxXmax=F F=F FZ

26、Z 其中，其中，F FZ Z作用于所有驱动轮上的地面法向反作用于所有驱动轮上的地面法向反 作用力；作用力；附着系数，由路面和轮胎决定。附着系数，由路面和轮胎决定。武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 作用在驱动轮上的转矩产生的地面切作用在驱动轮上的转矩产生的地面切向反作用不能大于附着力，否则会发生驱向反作用不能大于附着力，否则会发生驱动轮滑转，即：动轮滑转，即：FX FZ 对后轮驱动汽车：对后轮驱动汽车：FX2/FZ2=C2 ，式中，式中，C2后轮驱动汽车驱动轮的后轮驱动汽车驱动轮的附附着率着率 武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 对前轮驱动汽车：对前轮驱动汽车：FX1/FZ

27、1=C1 将驱动条件和附着条件连起来，有：将驱动条件和附着条件连起来，有：Ff+Fw+FiFtFZ 汽车行驶的必要与充分条件汽车行驶的必要与充分条件，称为汽，称为汽车行驶的车行驶的驱动驱动-附着条件附着条件。Fx=Ft Ff武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系三、汽车的附着力与地面反作用力三、汽车的附着力与地面反作用力 汽车的附着力决定于附着系数和地面作用于驱动汽车的附着力决定于附着系数和地面作用于驱动轮的法向反作用力。轮的法向反作用力。1.1.附着系数附着系数 由路面种类、状况、车速等决定。平均值：由路面种类、状况、车速等决定。平均值：良好的混凝土或沥青路面：良好的混凝土或沥青路面：

28、干燥时，干燥时，0.7-0.80.7-0.8 潮湿时，潮湿时，0.5-0.60.5-0.6 土路：干燥时，土路：干燥时，0.5-0.60.5-0.6 潮湿时，潮湿时，0.2-0.40.2-0.4 2.2.驱动轮地面法向反作用力驱动轮地面法向反作用力 与汽车的总体布置、车身形状、行驶状况、道路与汽车的总体布置、车身形状、行驶状况、道路坡度有关。坡度有关。武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系汽车加速上坡时的受力图汽车加速上坡时的受力图hgabLuadu/dtFZ1FZ2Tf1Tf2Tjw2FZw1FZw2GsinaGcosaTjeFX1FX2mdu/dtTjw1前轮驱动汽车前轮驱动汽车驱动

29、形式：驱动形式：空气阻力？空气阻力？武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 根据力矩平衡得作用于前、后轮上的地面法向根据力矩平衡得作用于前、后轮上的地面法向反作用力反作用力FZ1、FZ2。LrfGFdtdurLIrLiiILhgGLhLbGFZwwgfggZcos)()sin(cos101静态分静态分量量动态分量动态分量空气升空气升力力滚动阻力滚动阻力偶偶曲轴旋向与车轮相同时取曲轴旋向与车轮相同时取+号号武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 根据力矩平衡得作用于前、后轮上的地面法向根据力矩平衡得作用于前、后轮上的地面法向反作用力反作用力FZ1、FZ2。LrfGFdtdurLIrL

30、iiILhgGLhLaGFZwwgfggZcos)()sin(cos202静态分静态分量量动态分量动态分量空气升空气升力力滚动阻力滚动阻力偶偶武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 （1）静态轴荷的法向反作用力：汽车重力分配）静态轴荷的法向反作用力：汽车重力分配 到前后轴的分量产生。到前后轴的分量产生。（2）动态分量：加速过程中产生的惯性力、惯）动态分量：加速过程中产生的惯性力、惯 性阻力偶矩产生。性阻力偶矩产生。)sincos(1LhLbGFgZsdtduLriiILrILhgGFgfwgZd)(01)sincos(2LhLaGFgZsdtduLriiILrILhgGFgfwgZd)(

31、02武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 （3 3）空气升力：流经汽车顶部和底部的空气流速）空气升力：流经汽车顶部和底部的空气流速 不同产生。不同产生。C CLfLf、C CLrLr：前、后空气升力系数。：前、后空气升力系数。（4 4）滚动阻力偶矩产生的分量）滚动阻力偶矩产生的分量 若不计旋转质量惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩，若不计旋转质量惯性阻力偶矩和滚动阻力偶矩，汽车前、后轮上的地面法向反作用力为：汽车前、后轮上的地面法向反作用力为：dtduLhgGFFFgZwZsZ111dtduLhgGFFFgZwZsZ222cosLrfG2121rLfZwuACF2221rLrZwuACF很小很

32、小武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力tT2jwTW22pF2XF2fT2ZFaudtdum2dtdu驱动轮受力驱动轮受力(加速加速)对车轮中心取力矩平衡对车轮中心取力矩平衡:222fjwtXTTTrFtgeftqtiidtdITT0)(dtduriidtdiidtdgge100dtdurIdtdITwwjw222武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力对车轮中心取力矩平衡对车轮中心取力矩平衡:222fjwtXTTTrFdtduriiIrI

33、FFFdtdurIdtduriiIriiTFTgfwftfwTgfTgtqX)(2202222222220202匀速运动时匀速运动时?2XF22ftXFFF武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力dtdumriiImrImFFFFFTgfwiwfft)111()(2202221根据汽车行驶方程根据汽车行驶方程:dtduriiIrIFFFTgfwftX)(22022222dtdumrImFFFdtduriiIrIFFwiwfTgfwft)11()(2112202222dtdumFFFFiwfX120武汉科技大学车辆工程系

34、武汉科技大学车辆工程系三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力三、作用在驱动轮上的地面切向反作用力结论结论:dtdumFFFFiwfX1212jiwfXFFFFF21jiwfXFFFFF后驱后驱前驱前驱dtdumFj平移质量惯性力：平移质量惯性力：武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四、附着率四、附着率 1.加速、上坡行驶时的附着率加速、上坡行驶时的附着率 dtduLhgGFFFFFFFFCgZwZsjiwfZX221222后驱动轮的附着率后驱动轮的附着率忽略滚动阻力和空气阻力忽略滚动阻力和空气阻力)1cos1(1cos11cos1)cossin(1cos1cossin)sincos(si

35、n22dtdugiLhLadtdugidtduLhgLhLadtdugdtduLhgGLhLaGdtdugGGdtduLhgGFFFCggggggZsji武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四、附着率四、附着率 1.加速、上坡行驶时的附着率加速、上坡行驶时的附着率 dtdugiq1cos1qLhLaqCg22CLhLaqg1等效坡等效坡度度最大等最大等效坡度效坡度后轮驱动后轮驱动武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四、附着率四、附着率 1.加速、上坡行驶时的附着率加速、上坡行驶时的附着率 前驱动轮的附着率前驱动轮的附着率dtduLhgGFFFFFFFFCgZwZsjiwfZX1

36、12111忽略滚动阻力和空气阻力忽略滚动阻力和空气阻力)1cos1(1cos11cos1)cossin(1cos1cossin)sincos(sin11dtdugiLhLbdtdugidtduLhgLhLbdtdugdtduLhgGLhLbGdtdugGGdtduLhgGFFFCggggggZsji武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四、附着率四、附着率 1.加速、上坡行驶时的附着率（加速、上坡行驶时的附着率（前驱）前驱）dtdugiq1cos1qLhLbqCg11CLhLbqg1等效坡等效坡度度最大等最大等效坡度效坡度前轮驱动前轮驱动武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四轮驱

37、动汽车四轮驱动汽车)1(sin2dtdugGFX后轴转矩分配系数：后轴转矩分配系数：tttttTTTTT2212tttttFFFrTF)1(12dtduriiIrIFFFTgfwftX)(22022222dtdumriiImrImGFFFTgfwwft)111(sin22022=022tXFF后轮驱动后轮驱动武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四轮驱动汽车四轮驱动汽车各轴附着率：各轴附着率：)1(sin2dtdugGFX全轮驱动全轮驱动)1(sin)1(1dtdugGFXqLhLbqFFCgZX)1(111qLhLaqFFCgZX2221C2C=？武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆

38、工程系四轮驱动汽车的最大等效坡度四轮驱动汽车的最大等效坡度qLhLbqCg)1(1qLhLaqCg21C2C最大等效坡度由前轮决定最大等效坡度由前轮决定a.在在 一定时，一定时，LhLaqg21C2C最大等效坡度由后轮决定最大等效坡度由后轮决定b.在在 一定时，一定时，LhLbqg11什么情况下四驱车的动力性最好？什么情况下四驱车的动力性最好？武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四轮驱动汽车的最大等效坡度四轮驱动汽车的最大等效坡度FFFXX211C2C=等效坡度最大等效坡度最大c.在在 一定时，一定时，cossinGdtdugGG全部附着力转化为地面切向反力全部附着力转化为地面切向反力

39、LdtdugihaLqhagg)1cos1(dtdugi1cos1q结论结论q武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 附着率曲线：达到相应加速度和爬坡度附着率曲线：达到相应加速度和爬坡度 所要求的地面所要求的地面 附着系数。附着系数。后驱型轿车以后驱型轿车以1 1、2 2档档全力加速时的附着率全力加速时的附着率后驱型轿车以后驱型轿车以1 1、2 2档档全力爬坡时的附着率全力爬坡时的附着率武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四、附着率四、附着率 2.高速行驶时的附着率（高速行驶时的附着率（后驱）后驱）dtduLhgGFFFFFFFFCgZwZsjiwfZX221222忽略坡度阻力和

40、加速阻力忽略坡度阻力和加速阻力2212ZwZswfFFFFC武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系四、附着率四、附着率地面反力与车速的关系曲线地面反力与车速的关系曲线（FX2,FZ2 ua）附着系数与车速的关系曲线附着系数与车速的关系曲线（C2 ua）武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡汽车行驶状态汽车行驶状态驱动力驱动力行驶阻力行驶阻力行驶阻力功率行驶阻力功率发动机功率发动机功率武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡发动机功率发动机功率行驶阻力功率行驶阻力功率滚动阻力功率滚动阻力功率Pf空

41、气阻力功率空气阻力功率Pw坡度阻力功率坡度阻力功率Pi加速阻力功率加速阻力功率Pj武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡jiwftFFFFFattuFP dtdumGuACfGriiTaDTgtqsin15.21cos20TtePP/)36003600761403600(13dtdumuGiuuACGfuPaaaDaTe功率平衡方程：功率平衡方程：)(1jiwfTePPPPP武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系第五节第五节 汽车的功率平衡汽车的功率平衡汽车功率平衡图汽车功率平衡图发动机功率发动机功率 Pe阻力功率阻力功率(Pf+Pw)/T

42、车速车速ua发动机外特性曲线发动机外特性曲线（Pe n）ua=0.377nr/igi0武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 用功率平衡图求动力性参数用功率平衡图求动力性参数-最高车速最高车速。汽车在良好路面上以汽车在良好路面上以ua等速行驶时，阻力为等速行驶时，阻力为，而发动机能发出的功，而发动机能发出的功率率 ，二者之差可用，二者之差可用于加速或爬坡，故称为于加速或爬坡，故称为汽车的汽车的后备功率后备功率。acbcabbcacPPPwfTe1发动机负荷率发动机负荷率U=acbcc武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 一般情况下，汽车维持等速行驶所需要的一般情况下，汽车维持等速

43、行驶所需要的发动机功率不大。当需要爬坡或加速时，加发动机功率不大。当需要爬坡或加速时，加大节气门开度，使汽车发出全部或部分功率。大节气门开度，使汽车发出全部或部分功率。后备功率越大，后备功率越大，汽车动力性越好汽车动力性越好后备功率越大，后备功率越大，汽车经济性越差汽车经济性越差（发动机负荷率（发动机负荷率低，燃油消耗量低，燃油消耗量高）高）紧凑型轿车各档位的后备功率紧凑型轿车各档位的后备功率武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 求加速性能和爬坡性能求加速性能和爬坡性能)(1)(1jiTwfTePPPPP计算加速时间计算加速时间NPjT)0(1TaNdtdumu3600aNmudtdu

44、Ta3600Aduadttuut2110N武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系 求加速性能和爬坡性能求加速性能和爬坡性能)(1)(1jiTwfTePPPPP计算爬坡度计算爬坡度NPiT)0(1TaNGiu3600NTaNuG3600sin)3600arcsin(aTGuNtani武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系汽车的行驶方程有哪几种形式？汽车的行驶方程有哪几种形式？比较其异同点比较其异同点:力平衡方程力平衡方程jiwftFFFFF动力特性方程动力特性方程dtdugD功率平衡方程功率平衡方程)(1jiwfTePPPPP12jiwfXFFFFF21jiwfXFFFFF用切向力表

45、示用切向力表示武汉科技大学车辆工程系武汉科技大学车辆工程系作业：作业：1 1.某汽车的质量为某汽车的质量为1460kg1460kg，C CD D0.40.4，迎风面积，迎风面积A A1.8m1.8m2 2。该车在道路阻力系数为。该车在道路阻力系数为0.0350.035的道路的道路上用直接挡以上用直接挡以70km/h70km/h的车速等速行驶。若发动的车速等速行驶。若发动机的工况不变，当变速器改用传动比为机的工况不变，当变速器改用传动比为1.721.72的的挡位等速行驶时，计算汽车的动力因数。挡位等速行驶时，计算汽车的动力因数。2 2.某后轮驱动汽车，其总质量为某后轮驱动汽车，其总质量为3800kg3800kg，轴距，轴距L=3.2mL=3.2m，质心到前轴的距离，质心到前轴的距离a a1.9m1.9m，质心高，质心高度度h hg g0.9m0.9m，第一挡最大动力因数为，第一挡最大动力因数为0.350.35。若。若该车在附着系数为该车在附着系数为0.80.8，滚动阻力系数为，滚动阻力系数为0.010.01的坡道上行驶，求能爬过的最大坡度。的坡道上行驶，求能爬过的最大坡度。